(57)【要約】  本発明は、水系溶媒又は非水系溶媒からなる液媒体中に炭素フィラーを分散させるための分散剤であり、かつ、ヒドロキシアルキルキトサン、具体的には、グリセリル化キトサン、ヒドロキシエチルキトサン、ヒドロキシプロピルキトサン、ヒドロキシブチルキトサン及びヒドロキシブチルヒドロキシプロピルキトサンからなる群から選ばれる少なくとも１種を主成分とすることを特徴とする炭素フィラー用分散剤である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水系溶媒又は非水系溶媒からなる液媒体中に炭素フィラーを分散させるための分散剤であり、かつ、ヒドロキシアルキルキトサンを主成分とすることを特徴とする炭素フィラー用分散剤。
【請求項２】
前記ヒドロキシアルキルキトサンが、グリセリル化キトサン、ヒドロキシエチルキトサン、ヒドロキシプロピルキトサン、ヒドロキシブチルキトサン及びヒドロキシブチルヒドロキシプロピルキトサンからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の炭素フィラー用分散剤。
【請求項３】
前記ヒドロキシアルキルキトサンの重量平均分子量が、２,０００〜３５０，０００である請求項１又は２に記載の炭素フィラー用分散剤。
【請求項４】
前記ヒドロキシアルキルキトサンのヒドロキシアルキル化度が、０．５以上４以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭素フィラー用分散剤。
【請求項５】
更に、有機酸又はその誘導体を添加剤として含み、該有機酸の添加量が、ヒドロキシアルキルキトサン１質量部当たり０.２〜３質量部である請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭素フィラー用分散剤。
【請求項６】
前記炭素フィラーが、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素、ハードカーボン、ソフトカーボン、活性炭、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレンからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭素フィラー用分散剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水系溶媒又は非水系溶媒からなる液媒体中に炭素フィラーを分散させるための炭素フィラー分散剤に関する。更に詳しくは、塗料、インク、コート剤、磁性体、セラミック、蓄電装置などの産業分野において適用される各種塗工液などとして有用な、溶液中に炭素フィラーを均一に分散した炭素フィラー含有複合材の提供に有効な炭素フィラー分散剤の提供を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
炭素フィラーは、ゴム製品の充填補強材用途を中心に、プラスチック、繊維、塗料などの着色顔料として用いられている。又、プラスチックに練り込むことで、導電性を付与することができるため、ＩＣトレーや電子部品材料などへの利用も図られている。更に近年では、液晶パネルや有機ＥＬなどのＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）向けの透明電極（ＩＴＯ膜）の代替として、カーボンナノチューブ薄膜が検討されるなど、様々な分野でその応用が検討されている。【０００３】
炭素フィラーは、一般的に一次粒子が小さく凝集力も強いため、均一分散が難しい材料であり、より均一な分散を可能とする分散剤が求められている。特に、水や親水性有機溶媒を含む水系溶媒への分散は、炭素フィラー表面が親油性であるため、表面エネルギーが低く、水系溶媒に対する濡れ性が悪く、均一な分散が困難である。【０００４】
炭素フィラーの分散状態が不均一の場合、種々の問題が生じる。塗料や印刷インキなどの用途では、目的とする鮮明性や光沢感が得られないという問題がある。特に、導電材料の用途では、適切な導電ネットワークが形成され難くなるため、目的とする電気抵抗値に達しないなどの基本特性に不具合を生じるおそれがある。このため、炭素フィラーの機能性を十分に発現させるためには、スラリーの状態が、機能性発現に適正であること、即ち、スラリー中に炭素フィラーが、均一かつ安定的に分散されていることが必要になる。【０００５】
そこで、炭素フィラーの分散性を中心にして適正な溶媒を考えると、スラリーの溶媒（分散媒）としては、炭素フィラーの均一分散性に優れ、高い密着力を示し、乾燥が容易である非水系（有機溶媒系）の溶媒（分散媒）が圧倒的に有利である。このため、実際に、非水系溶媒が広く用いられてきた（非特許文献１、２等参照）。【０００６】
しかしながら、非水系の有機溶剤は、揮発性で環境への負荷が大きいばかりでなく、遺伝毒性も考慮しなければならず、安全性、作業性においても課題を残しており、使用量を抑制することが望まれる。近年、環境保護や健康被害防止に対する意識が、多くの産業分野で高まってきており（非特許文献３）、上記のような課題を持つ非水系の有機溶剤の使用に対して、ＶＯＣ低減、無溶剤化などへの対策が求められ、環境や人に優しい製品への転換が求められている（非特許文献４）。【０００７】
環境や人に優しい製品として最も注目されるのが、水系製品であり、無溶剤化の一翼を担うものとして期待されている。しかしながら、炭素フィラー含有スラリーにおいて、有機溶媒の代わりに水を溶媒として用いた場合、様々な問題点が生じてくる。例えば、水系スラリーにおいては、炭素フィラー粒子が荷電状態にあるとスラリー中で粒子が凝集しやすく、更に、溶媒と溶質の比重差が大きいために沈降し易く、均一な分散が非常に難しいという問題がある（非特許文献１）。【０００８】
このため、炭素フィラーの良好な分散性を確保する対策を講ずることが急務となっている。一般的な分散性の不良対策としては、分散剤の添加、炭素フィラーの表面処理、マイクロカプセル化、ポリマーへの極性基の導入などが考えられる。実際に、分散剤の添加に関しては、塗料、インキ、ゴム・プラスチック、電子材料などに使用される微粒子化された黒色無機酸化物を含むスラリー組成物に対して、水溶性の両性系分散剤を用いる試み（特許文献１）や、導電助剤を含む電池用組成物において、塩基性官能基を有する化合物を使用する試み（特許文献２）が提案されている。炭素フィラーに表面処理を施すことに関しては、オゾン処理、プラズマ処理などの気相酸化処理を行ったり、過酸化水素水、過塩素酸ソーダなどを用いた液相酸化処理を行うことで、カーボンブラックの表面にカルボキシル基や水酸基などの親水性官能基を導入し、表面酸性度を高めたカーボンブラックについての提案がある（特許文献３、４）。【０００９】
その他、導電性フィラーの表面に絶縁性樹脂を形成させてマイクロカプセル型導電性フィラーとする提案や、又、極性基を持つポリマーと導電性フィラーを含有する異方性導電用樹脂組成物についての提案がある。【００１０】
しかしながら、これらの提案で用いられる分散媒は、有機溶剤を中心として使用されており、水系を使用する例は非常に少ない。又、表面処理により親水性官能基を導入したカーボンブラックは、水性溶媒に対する濡れ性が増し、水分散性に改善が見られるものの、導入された親水性官能基が導電性の阻害要因となるため、導電性を目的とする用途には使用に適さないなどの制約を受ける。したがって、使用するとしても非水系の有機溶剤の割合量が少なく、環境に優しく、安価で、安全性も高い水系スラリーを用い、なおかつ、炭素フィラーが均一に分散される手法の登場が強く望まれている。【００１１】
水系溶媒に炭素フィラーを分散させたスラリーの分散安定化を試みる場合、上記した有機溶剤に対する各手法が考えられるが、製造プロセスや塗工系の簡素化、更にはコストの点を考慮すると、「分散剤の添加」による手法が有利である。水系スラリーに使用される分散剤としては、塗料分野で使用されるポリカルボン酸塩やリン酸系アミン塩、高分子分散剤としてのポリアクリル酸アミドなどが考えられるが、環境負荷に対する低減化を考慮すると、環境に優しい天然物系の物質が好ましい。このようなものとしては、非水電解質二次電池電極製造時に、カルボキシメチルセルロースを水系分散剤として使用した提案（特許文献４）がなされているが、分散効果において改良の余地を残している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−１４８６８１号公報
【特許文献２】特開２００９−２６７４４号公報
【特許文献３】特開平１１−３２３１７５号公報
【特許文献４】特開２００９−２３８７２０号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】坂本渉、平野眞一：「水系スラリーを用いる誘電体セラミックシートのプロセッシング」、マテリアルインテグレーション、第１９巻、第５号、第２５頁〜第３３頁、２００６年
【非特許文献２】Shin-ichi HASHIMOTO and  Masashi MORI:"Electrolyte thin film formation for solid oxide fuel cells using water-based slurry contained Ce0.9Gd0.1O1.95 nano-powder",電気化学及び工業物理化学、第７７巻、第２号、第１９５頁〜第１９８頁、２００９年
【非特許文献３】赤塚泰昌：「環境対応型エポキシ樹脂の開発動向」、ＪＥＴＩ、第５０巻、第９号、第１０３頁〜第１０５頁、２００２年
【非特許文献４】正宗潔：「環境に優しい水系エポキシ樹脂」、ＪＥＴＩ、第５０巻、第９号、第１２１頁〜第１２４頁、２００２年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し得る、環境に優しい天然物系の物質でありながら、液媒体中、特に水系溶媒中の炭素フィラーに対して良好な分散性を与え、しかも炭素フィラーの結着剤としても機能する新たな分散剤を提供することにある。更に、本発明の目的は、塗料、インキ、トナー、ゴム・プラスチック、セラミック、磁性体、接着剤、電池、電子材料、液晶カラーフィルターなど多方面において利用が可能な、炭素フィラーが均一に分散してなる、分散性及び保存安定性に優れたスラリーの提供を可能とすることで、近年において社会問題化している環境保護や健康被害防止に資することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、水系溶媒又は非水系溶媒からなる液媒体中に炭素フィラーを分散させるための分散剤であり、かつ、ヒドロキシアルキルキトサンを主成分とすることを特徴とする炭素フィラー用分散剤を提供する。【００１６】
本発明の炭素フィラー用分散剤の好ましい形態としては、下記のものが挙げられる。ヒドロキシアルキルキトサンが、グリセリル化キトサン、ヒドロキシエチルキトサン、ヒドロキシプロピルキトサン、ヒドロキシブチルキトサン及びヒドロキシブチルヒドロキシプロピルキトサンからなる群から選ばれる少なくとも１種であること。ヒドロキシアルキルキトサンの重量平均分子量が、２，０００〜３５０，０００であること。ヒドロキシアルキルキトサンのヒドロキシアルキル化度が、０．５以上４以下であること。更に、有機酸又はその誘導体を添加剤として含み、該有機酸の添加量が、ヒドロキシアルキルキトサン１質量部当たり０.２〜３質量部であること。炭素フィラーが、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素、ハードカーボン、ソフトカーボン、活性炭、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレンからなる群から選ばれる少なくとも１種であること。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、環境に優しい天然物系の物質でありながら、液媒体中、特に水系溶媒中の炭素フィラーに対して良好な分散性を与える新たな分散剤が提供される。更に、本発明によれば、塗料、インキ、トナー、ゴム・プラスチック、セラミック、磁性体、接着剤、電池、電子材料、液晶カラーフィルターなど多方面において利用が可能な、炭素フィラーが均一に分散されてなる、分散性及び保存安定性に優れたスラリーの提供、更には塗工液の提供を可能とすることで、近年において社会問題化している環境保護や健康被害防止に資することができる。すなわち、本発明によれば、本発明の分散剤によって炭素フィラーが液媒体に均一に分散してなるスラリーが得られ、これにより、高い分散性と分散安定性を具備した炭素フィラーが分散してなる塗工液の実現が可能となる。更に、この物質は、分散剤として機能すると同時に、炭素フィラーの結着剤或いは皮膜形成能を有する天然ポリマーであるので、当該分散剤を含有してなる塗工液を用いて塗工処理することによって、炭素フィラーが効果的に分散されてなる炭素フィラー含有複合材の形成が可能になる。この複合材は、均一に炭素フィラーが分散されているため、炭素フィラーの持つ機能性が十分に発現されるものとなる。特に、本発明の分散剤を用いた炭素フィラーが均一に分散されてなる塗工液を、金属、樹脂、セラミックス、蓄電装置集電体などの各種被塗工物に塗工処理することによって、炭素フィラーの持つ導電性が効果的に発現されてなる優れた性能の導電性複合材を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究した結果、天然物由来の物質であるヒドロキシアルキルキトサンが、皮膜形成能を有する天然ポリマーでありながら、水系溶媒又は非水系溶媒からなる液媒体、特に水系溶媒において、炭素フィラーに対する高い分散機能を示すことを見出して本発明に至った。すなわち、ヒドロキシアルキルキトサンを、水系溶媒又は非水系溶媒からなる液媒体水系スラリーに添加することにより、該スラリーは、適度な粘性を持ち、炭素フィラーの沈降分離が効果的に抑制され、上記の如き従来技術の問題点が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１９】
次に、発明を実施するための最良の形態を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
本発明の分散剤は、水系溶媒又は非水系溶媒からなる液媒体中に炭素フィラーを分散させるための分散剤であり、かつ、ヒドロキシアルキルキトサンを主成分とすることを特徴とする。本発明の分散剤は、特に、水、或いは、水及び水と混和する有機溶剤との水系の混合液媒体に炭素フィラーを分散させるものとして有用である。本発明の分散剤において、炭素フィラーの分散効果を発現する主成分は、環境に対する負荷の少ない天然系ポリマーであるヒドロキシアルキルキトサンである。本発明においては、特に、グリセリル化キトサン、ヒドロキシエチルキトサン、ヒドロキシプロピルキトサン、ヒドロキシブチルキトサン及びヒドロキシブチルヒドロキシプロピルキトサンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００２０】
本発明を特徴づけるヒドロキシアルキルキトサンは、キトサンのアミノ基にアルキレンオキサイドやオキシランメタノールが付加した構造を有しており、キトサンとアルキレンオキサイド、又は、オキシランメタノールとを反応させて製造したものが好ましい。しかし、本発明で使用するヒドロキシアルキルキトサンはこれに限定されるものではなく、他の方法で製造されたヒドロキシアルキルキトサンも同様に使用することができる。又、上記のアルキレンオキサイドやオキシランメタノールは単独で使用してもよいし、複数種を混合して使用してもよい。
【００２１】
キトサンとアルキレンオキサイドとを反応させて、本発明で使用するヒドロキシアルキルキトサンを製造する場合は、例えば、含水イソプロピルアルコールなどに、キトサンを攪拌分散しておき、これに水酸化ナトリウムとブチレンオキサイドを添加し、次いで加熱攪拌することによってヒドロキシブチルキトサンを得ることができる。
【００２２】
又、キトサンとオキシランメタノールとを反応させて、本発明で使用するグリセリル化キトサンを製造する場合には、例えば、含水イソプロピルアルコールなどに、キトサンを攪拌分散しておき、これにオキシランメタノールを添加し、次いで加熱攪拌することによりグリセリル化キトサンを得ることができる。
【００２３】
本発明に用いるヒドロキシアルキルキトサンは、炭素フィラーの分散性の点から、ヒドロキシアルキル化度が０．５以上４以下の範囲のヒドロキシアルキルキトサンが好適に用いられる。ここで、「ヒドロキシアルキル化度（単位なし）」とは、アルキレンオキサイド又はオキシランメタノールのキトサンへの付加率を言う。すなわち、本発明では、キトサンを構成しているピラノース環１個（１モル）当たり、０．５モル以上４モル以下であることが好ましい。このようなヒドロキシアルキル化度を得るためには、前記方法を実施するにあたり、キトサンを構成するピラノース環１個（１モル）当たり０．６モル以上１０モル以下のアルキレンオキサイド又はオキシランメタノールを加えて反応するとよい。使用するヒドロキシアルキルキトサンのヒドロキシアルキル化度が０．５未満であると、炭素フィラー分散性、分散後のスラリー安定性の点で不十分であり、一方、該ヒドロキシアルキル化度が４を超えても炭素フィラー分散性は変わらないため、ヒドロキシアルキル化度をそれより大きくすることは不経済である。
【００２４】
又、本発明では、重量平均分子量が２，０００以上３５０，０００以下の範囲のヒドロキシアルキルキトサン、特に、５，０００以上２５０，０００以下のヒドロキシアルキルキトサンを用いることが好ましい。重量平均分子量が２，０００未満では、炭素フィラーの分散性の点で不十分であるので好ましくない。一方、重量平均分子量が３５０，０００を超えると、分散剤の粘度が上昇し、これを用いてスラリーなどの分散液を調製した場合に、分散液中の炭素フィラーの固形分濃度を上げにくくなるため、好ましくない。
【００２５】
本発明の分散剤は、上記したようなヒドロキシアルキルキトサンを主成分とし、これに、更に、有機酸又はその誘導体を添加してもよい。その製造方法や使用形態にもよるが、例えば、前記したヒドロキシアルキルキトサンのヒドロキシアルキル化度が１よりも小さい場合などに、液媒体への溶解性を高める目的で有機酸又はその誘導体を添加することが好ましい。該有機酸の添加量としては、ヒドロキシアルキルキトサン１質量部当たり０.２〜３質量部とすればよい。後述するように、本発明の分散剤を用いて塗工液を調製する場合に、有機酸として２価以上、特に３価以上の多塩基酸を用いれば、分散剤であるヒドロキシアルキルキトサンが架橋して皮膜形成能を発揮するものとなる。この点については詳述する。
【００２６】
上記のような構成からなる本発明の分散剤は、該分散剤によって炭素フィラーを、水及び／又は親水性有機溶媒からなる水系溶媒に、或いは、非水性の極性溶媒などの液媒体中に、分散含有してなる塗工液とする場合に有用である。そして、該塗工液を、例えば、各種の製品に適用すれば、均一な導電性を付与した複合材とできる。本発明の分散剤は、特に、炭素フィラーを水系溶媒に良好に分散できるので、環境保護や健康被害防止の観点からも有用である。したがって、かかる観点からは、本発明で使用する液媒体は、水、或いは、水及び／又は水と混和可能な有機溶媒からなる混合媒体を使用することが好ましい。本発明の分散剤は、これらの液媒体に、少なくともヒドロキシアルキルキトサンを溶解してなる溶液の形態とすることが好ましい。
【００２７】
上記した本発明の分散剤の主成分であるヒドロキシアルキルキトサンによって分散させ、更には結着させる対象とする炭素フィラーについて説明する。本発明で使用する炭素フィラーは、粒状、フレーク状及び短繊維状のものがいずれも使用できる。粒状のものとしては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどが挙げられる。又、フレーク状のものとしては、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、人工（人造）黒鉛などが挙げられる。又、短繊維状のものとしては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、などが挙げられる。より好適に用いられる炭素フィラーとしては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、天然黒鉛、人工（人造）黒鉛、キッシュ黒鉛、非晶質炭素、ハードカーボン、ソフトカーボン、活性炭、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレンなどが挙げられる。炭素フィラーを、本発明の分散剤で液媒体に分散してなる塗工液を作製する場合における炭素フィラーの使用量は、塗工液１００質量部に対して、通常０．０１〜３０質量部程度、好ましくは１〜２０質量部である。本発明の分散剤の使用量としては、主成分であるヒドロキシアルキルキトサンと炭素フィラーとの関係で、炭素フィラー１質量部に対して、ヒドロキシアルキルキトサンが０．１〜１０質量部、より好ましくは、０.５〜５質量部程度とするとよい。
【００２８】
塗工液中における炭素フィラーの使用量は、その使用目的によっても異なるが、が、０．０１質量部よりも少ないと、形成される炭素フィラー含有複合材の着色力や導電性などの機能が不足する場合がある。一方、炭素フィラーの使用量が３０質量部を超えると、他の成分が不足し、複合材に要求される他の性能が低下する場合があるので好ましくない。
【００２９】
本発明の溶液状の分散剤、並びに、本発明の分散剤により提供される塗工液等の炭素フィラー分散複合材に、用いられる水系溶媒（水系分散媒）としては、水が挙げられるが、水と混和可能な有機溶媒と水との混合分散媒も好適に用いられる。水と混和可能な有機溶媒としては、従来公知のものが使用できる。例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ｎ−ブチルアルコール、ｓ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコールなどのアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸メトキシブチル、酢酸セロソルブ、酢酸アミル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類などが挙げられる。なかでも、アルコール類が好適に用いられ、ＩＰＡが特に好適に用いられる。これらの水と混和可能な有機溶媒は単独で用いても混合して用いてもよい。
【００３０】
本発明の溶液状の分散剤、並びに、本発明の分散剤により提供される塗工液等の炭素フィラー分散複合材に、水と混和可能な有機溶媒からなる有機溶媒／水の混合媒体を使用する場合、水系混合分散媒（１００質量％）中の有機溶媒の量は、１〜９９質量％の間で任意であるが、５〜６０質量％の間の混合分散媒がより好適に用いられる。例えば、ＩＰＡ／水混合分散媒を用いる場合、ＩＰＡの含有量が１〜４０質量％が好ましいが、特には、５〜４０質量％の混合分散媒が好ましい。
【００３１】
本発明の分散剤を含有してなる炭素フィラー分散塗工液の好適な配合としては、例えば、炭素フィラー分散塗工液１００質量部中に、ヒドロキシアルキルキトサンの添加量が０．０２〜２０質量部、炭素フィラーの添加量が０．０１〜３０質量部である。
【００３２】
本発明の分散剤を用いて塗工液を調製する場合に、前記したように、分散剤の添加剤である有機酸として２価以上、特に３価以上の多塩基酸を用いると、分散剤の主成分であるヒドロキシアルキルキトサンが架橋して皮膜形成能を発揮するものとなる。したがって、有機酸及び／又はその誘導体は、ヒドロキシアルキルキトサンの溶解性を高めるために液状の分散剤の添加剤として加えてもよいが、塗工液の構成成分として加えてもよい。又、塗工液中には、皮膜形成成分としても機能するヒドロキシアルキルキトサンとは別に、皮膜形成成分として、その他の樹脂成分を適宜に用いることもできる。このような有機酸及び／又はその誘導体とヒドロキシアルキルキトサンとを含有してなる構成の塗工液（炭素フィラー含有複合材）を用いることで、接着性及び耐溶剤性に優れた塗膜が形成される。これは、塗工後における加熱乾燥時に、有機酸及び／又はその誘導体が、ヒドロキシアルキルキトサン、更には任意に添加される樹脂成分の架橋剤として作用することで、被塗工物、特に、金属材料表面に対し、優れた接着性及び耐溶剤性を有する炭素フィラー含有塗工膜の形成が可能となる。
【００３３】
本発明で使用する有機酸又はその誘導体としては、従来公知のものが使用できる。例えば、有機酸自体、それらの酸無水物、それらの有機酸の一部又は全部のカルボキシル基の塩、特にアンモニウム塩やアミン塩、多塩基酸の一部又は全部のカルボキシル基のアルキルエステル、アミド、イミド、アミドイミド、これらの化合物のカルボキシル基をＮ−ヒドロキシスクシンイミド、Ｎ−ヒドロキシスルホスクシンイミド、又はこれらの誘導体によって１つ以上修飾した誘導体などを用いることができる。これらの有機酸の誘導体としては、後に形成される炭素フィラー含有複合材の加熱時に有機酸を再生する化合物であることが好ましい。
【００３４】
本発明に好ましく用いられる有機酸としては、分散剤を構成するヒドロキシアルキルキトサンなどに対する架橋性の面から、２価以上、特に３価以上の多塩基酸であるクエン酸、１，２，３−プロパントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸及び１，２，３，４，５，６−シクロヘキサンヘキサカルボン酸及びそれらの酸無水物などが挙げられる。
【００３５】
本発明における有機酸及び／又はその誘導体の使用量は、分散剤の主成分であるヒドロキシアルキルキトサン１質量部当たり０．２〜３質量部であり、特には、０.５〜２質量部が好ましい。又、本発明の分散剤を含有してなる塗工液の場合は、塗工液１００質量部当たりの有機酸及び／又はその誘導体の使用量は０．０１〜２０質量部であり、特には０．０２〜１０質量部が好ましい。この場合、有機酸及び／又はその誘導体の使用量が０．０１質量％未満であると、形成される炭素フィラー含有複合材の被塗工物に対する接着性及び有機溶媒に対する不溶解性、非膨潤性の点で不十分となるので好ましくない。一方、上記使用量が２０質量％を超えると形成される皮膜あるいは炭素フィラー含有複合材の可撓性が低下するとともに不経済であるので好ましくない。
【００３６】
本発明の分散剤を含有してなる炭素フィラー分散塗工液は、塗工膜に物理的強度、耐久性、耐摩耗性、被塗工物に対する接着性などを付与したい場合には、塗工膜のバインダーとしてヒドロキシアルキルキトサン以外の樹脂成分を添加することができる。炭素フィラー分散塗工液に使用する樹脂成分としては、ポリビニルアルコール、含フッ素高分子、セルロース系高分子、澱粉系高分子、スチレン系重合体、アクリル系重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリアミド、ポリイミド及びポリアミドイミドなど従来公知の樹脂が挙げられる。これらの樹脂成分は市場から入手してそのまま使用できるが、使用する分散媒体に応じて適宜に選択或いは調整する必要がある。例えば、水系の分散媒体である場合には、カルボキシル基等の親水性基を有する樹脂を用いる必要がある。
【００３７】
本発明の分散剤を含有してなる炭素フィラー分散塗工液における樹脂成分の使用量は、本発明の分散剤の主成分であるヒドロキシアルキルキトサン１質量部当たり０.１〜２０質量部、特に、０．５〜１０質量部が好ましい。又、炭素フィラー分散塗工液１００質量部中におけるヒドロキシアルキルキトサンを含む総樹脂成分の使用量は、固形分量で１〜４０質量部であり、２〜２０質量部が好ましい。この場合、樹脂成分の使用量が１質量部未満であると、形成される炭素フィラー含有複合材の強度や被塗工物に対する接着性が不足し、塗工膜層から塗工膜成分が脱落しやすくなるので好ましくない。一方、上記使用量が４０質量部を超えると均一な溶液を得にくくなると共に、分散質である炭素フィラーが樹脂成分に覆い隠されて炭素フィラーの持つ機能性が十分発揮されなくなるので好ましくない。
【００３８】
本発明に使用する、有機酸及び／又はその誘導体及び有機溶媒類は、一般市販品をそのまま用いることができるが、必要に応じて精製してから使用してもよい。又、本発明の分散剤を含有してなる炭素フィラー分散塗工液の製造において、ヒドロキシアルキルキトサン及び樹脂成分などのポリマー類及び有機酸及び／又はその誘導体を、水系溶媒又は非水系溶媒からなる液媒体に溶解するにあたり、これらの分散媒に添加する順番は、ヒドロキシアルキルキトサンを含むポリマー類又は有機酸及び／又はその誘導体のうちどちらを先にしても、同時としてもよい。溶解方法は室温攪拌で十分であるが、必要に応じて加熱してもよい。
【００３９】
本発明の分散剤を含有してなる炭素フィラー分散塗工液は、水系溶媒又は非水系溶媒からなる液媒体に、ヒドロキシアルキルキトサンを主成分とする本発明の分散剤及び炭素フィラー、更に必要に応じて塗工膜補強成分としての樹脂成分や有機酸を添加して混練することによって得られる。該塗工液における各成分の割合は、例えば、塗工液を１００質量部とした場合、ヒドロキシアルキルキトサンが０．０２〜２０質量部、炭素フィラーが０．０１〜３０質量部、その他の樹脂成分が１〜２０質量部、有機酸及び／又はその誘導体が０．０２〜２０質量部であることが特に好ましい。又、塗工液の固形分は０．０５〜５０質量％であることが好ましい。
【００４０】
更に、本発明の分散剤を含有してなる炭素フィラー分散塗工液は、上記成分以外の任意の成分、例えば、他の架橋剤などを含み得る。その他の架橋剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテルの如きエポキシ化合物；トルイレンジイソシアナート、キシリレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、フェニルジイソシアナートの如きイソシアナート化合物やそれらをフェノール類、アルコール類、活性メチレン類、メルカプタン類、酸アミド類、イミド類、アミン類、イミダゾール類、尿素類、カルバミン酸類、イミン類、オキシム類、亜硫酸類などのブロック剤でブロックしたブロックイソシアナート化合物；グリオキサール、グルタルアルデヒド、ジアルデヒド澱粉の如きアルデヒド化合物が挙げられる。
【００４１】
又、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレートの如き（メタ）アクリレート化合物；メチロールメラミン、ジメチロール尿素の如きメチロール化合物；酢酸ジルコニル、炭酸ジルコニル、乳酸チタンの如き有機酸金属塩；アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリブトキシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムテトラブトキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、アルミニウムジプロポキシドアセチルアセトネート、チタニウムジメトキシドビス（アセチルアセトネート）、チタニウムジブトキシドビス（エチルアセトアセテート）の如き金属アルコキシド化合物が挙げられる。
【００４２】
又、ビニルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、イミダゾールシランの如きシランカップリング剤；メチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシランの如きシラン化合物；カルボジイミド化合物などが挙げられる。これらの架橋剤の使用は必須ではないが、使用する場合には、架橋剤の量は、分散剤の主成分であるヒドロキシアルキルキトサンの量に樹脂成分量を加えた量を１００質量部として、その０．０１〜２００質量部とすることが好適である。
【００４３】
以下、本発明の分散剤を含有してなる炭素フィラー分散塗工液の具体的な調製方法について説明する。先ず、分散剤としてのヒドロキシアルキルキトサンと、炭素フィラー、有機酸、樹脂成分を前記の割合となるように水系分散媒に添加し、従来公知の混合機を用いて混合分散することによって塗工液が調製される。混合機としては、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、ホバートミキサーなどを用いることができる。又、炭素フィラーを擂潰機、プラネタリーミキサー、ヘンシェルミキサー、オムニミキサーなどの混合機を用いて先ず混合し、次いでヒドロキシアルキルキトサン、樹脂成分、及び有機酸を添加して均一に混合する方法も好ましい。これらの方法を採ることにより、容易に均一な塗工液を得ることができる。
【００４４】
上記の塗工液を各種の被塗工物に塗布する際の塗布量は特に制限されないが、乾燥した後に形成される炭素フィラー含有複合材の厚さが、通常、０．０５〜１００μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍになる量が一般的である。
【００４５】
本発明の分散剤を含有してなる炭素フィラー分散塗工液を、被塗工物の表面に塗布し、これを乾燥することにより炭素フィラー含有複合材が提供される。その際に使用する被塗工物としては、アルミニウムや銅などの金属、ガラス、天然樹脂、合成樹脂、セラミックス、紙、繊維、織布、不織布、皮革などが挙げられる。
【００４６】
以上の如くして得られる炭素フィラー含有複合材は、被塗工物の上に、分散剤のヒドロキシアルキルキトサンにより、均一に良好な状態に分散された炭素フィラーと、有機酸で架橋されたヒドロキシアルキルキトサンや樹脂成分などのポリマー類とからなる塗工膜層が形成、配置されており、該塗工膜層は前記の通りの特性を有している。
【実施例】
【００４７】
次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。なお、文中の「部」又は「％」は質量基準である。又、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
＜各種分散剤＞
表１に、実施例及び比較例の分散剤の組成を示した。各分散剤の主成分として用いたヒドロキシアルキルキトサンは、それぞれ下記のように略記した。
ヒドロキシエチルキトサン；ＨＥＣ
ヒドロキシプロピルキトサン；ＨＰＣ
ヒドロキシブチルキトサン；ＨＢＣ
ヒドロキシブチルヒドロキシプロピルキトサン；ＨＢＰＣ
グリセリル化キトサン；ＤＨＰＣ
又、添加成分として用いた有機酸及び有機溶剤は、下記のように略記した。
１，２，３−プロパントリカルボン酸；ＰＴＣ
１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸；ＢＴＣ
メチルアルコール；ＭｅＯＨ
エチルアルコール；ＥｔＯＨ
イソプロピルアルコール；ＩＰＡ
Ｎ−メチル−２−ピロリドン；ＮＭＰ【００４８】
［実施例１］
イオン交換水９０部に、ヒドロキシアルキル化度（以下、ＨＡ化度）が０．６、重量平均分子量（ＭＷ）が５０，０００の、ヒドロキシアルキルキトサンであるＤＨＰＣを５部分散した。そして、得られた分散液に、有機酸であるＢＴＣを５部加えた後、室温で４時間、撹拌溶解して、水溶液からなる分散剤を１００部調製した。【００４９】
［実施例２〜１０］
表１に示したように、ヒドロキシアルキルキトサンの種類、ＨＡ化度、ＭＷ及び使用量（質量）、有機酸の種類及び使用量、液媒体の種類及び使用量を変え、実施例１と同様の方法によって実施例２〜１０の液状の分散剤を調製した。【００５０】
［比較例１］
イオン交換水８７部に、キトサン（ＨＡ化度０．０、ＭＷ１００，０００）５部を分散し、得られた分散液にクエン酸８部を加えた後、室温で４時間、撹拌溶解して、比較例１の水溶液からなる分散剤を１００部調製した。
【００５１】
2011024800.tif 000002
【００５２】
＜炭素フィラー分散塗工液の作製並びに評価＞
［実施使用例１］
上記で調製した実施例３の水溶液からなる分散剤を用い、以下のようにして炭素フィラーをこの液中に分散させて、炭素フィラー分散塗工液を作製した。この際、炭素フィラーには、ファーネスブラック（東海カーボン（株）社製、トーカブラック＃４５００）を用いた。そして、このファーネスブラック１０部に対して、先に調製した実施例３の分散剤を９０部の配合比で、プラネタリーミキサーにて、回転数６０ｒｐｍで、１２０分間撹拌混合させて炭素フィラー分散塗工液を得た。【００５３】
（分散性の評価）
上記で得た炭素フィラー分散塗工液を、バーコーターＮｏ．６を用いて、ガラス板に塗布展色し、塗膜の外観を目視にて確認し、炭素フィラーの分散性を評価した。塗膜が均一でブツ、スジ、ムラが見られない場合を分散性「良」とし、塗膜にブツやスジ、ムラが見られる場合を分散性「不良」と評価した。評価結果を表２に示した。【００５４】
（保存安定性の評価）
更に、上記で得られた炭素フィラー分散塗工液の保存安定性を下記の方法で評価した。炭素フィラー分散塗工液を５００ｍｌのガラス容器に入れ、１ヶ月間室温静置保存した。そして、保存後の状態を目視で観察し、下記の基準で評価した。上澄み液の発生並びにフィラー沈降がないものをＡ、上澄み液発生とフィラー沈降があるものの、容器を軽く振ればフィラーが再分散するものをＢ、上澄み液発生とフィラー沈降があり、容器を軽く振った程度ではフィラーは再分散せず、分散機による再分散が必要なものをＣと評価した。評価結果を表２に示した。【００５５】
［実施使用例２〜１０、比較使用例１］
実施使用例１で用いた分散剤及び炭素フィラーに代えて、下記表２に記載の分散剤及び炭素フィラーを使用した以外は、実施使用例１と同様にして炭素フィラー分散塗工液を作製した。得られた各塗工液について、実施使用例１の場合と同様にして、分散性及び保存安定性を評価した。下記表２に結果を示した。
【００５６】
2011024800.tif 000003
【００５７】
〔応用例〕
２５０ｍｌポリ容器に、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）〔東京化成工業（株）、多層型、直径１０−２０ｎｍ、長さ５−１５μｍ〕を０．３ｇ、実施例２の分散剤を５ｇ、水を７５ｇ、ＩＰＡを２０ｇ、並びにジルコニアビーズ（直径０．８ｍｍ）５００ｇを仕込み、ペイントシェーカーにて２時間分散し、ＣＮＴ分散塗工液を得た。上記で得た塗工液をＰＥＴフィルム（厚さ０．１μｍ、Ａ４サイズ）に、乾燥塗布量が０．３ｇ／ｍ2になるようバーコーターで塗布し、１８０℃×２分送風乾燥することでＣＮＴ薄膜を有するＰＥＴフィルムを作製した。【００５８】
得られたＰＥＴフィルムに対して、セロハンテープ剥離試験を行ったところ、ＣＮＴ薄膜の剥がれは無く、密着性は良好であった。次に、上記で用いた薄膜形成を行わない未処理のＰＥＴフィルムと、上記で得たＣＮＴ薄膜層を有するＰＥＴフィルムの表面抵抗率を、それぞれ、ハイレスタＵＰ  ＭＣＰ−ＨＴ４５０（三菱化学アナリテック社製）を用いて測定した。この結果、未処理品が＞１０14Ω／□であるのに対し、処理品は２．３×１０6Ω／□と、未処理に比べ低抵抗率であった。このことから、本発明の実施例の分散剤は、帯電防止フィルムなどへの用途としても有効であるといえる。【００５９】
＜各種ヒドロキシアルキルキトサン溶液の作製＞
表３に、実施例及び比較例で用いた非水系及び水系のヒドロキシアルキルキトサン溶液の組成を示した。
有機酸の略記は、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸をＢＴＣと略し、１，２，３，４，５，６−シクロヘキサンヘキサカルボン酸をＣＨＨＣと略した。又、各種ポリマー溶液に使用した極性溶媒は、ジメチルスルホキシドをＤＭＳＯと略し、それ以外は、先に挙げたものと同様である。【００６０】
［実施例１１］
非水系媒体である９３部のＤＭＳＯ中に、ヒドロキシエチルキトサン（ＨＡ化度１．２、ＭＷ８０，０００）を５部分散し、該分散液にＣＨＨＣを２部加えた後、５０℃で２時間撹拌溶解し、１００部のヒドロキシエチルキトサン溶液を調製した。【００６１】
［実施例１２〜１６］
表３に示すように、ヒドロキシアルキルキトサンの種類及び使用量（質量）、有機酸の種類及び使用量又は極性溶媒の種類及び使用量を変え、実施例１１と同様の方法により、各実施例のヒドロキシアルキルキトサン溶液を調製した。【００６２】
2011024800.tif 000004
【００６３】
＜炭素フィラー分散塗工液の作製並びに評価＞
［実施使用例１１］
先に調製したヒドロキシアルキルキトサンの非水系溶液を分散剤として用い、炭素フィラーを含む塗工液を以下の方法により作製した。炭素フィラーとしてのアセチレンブラック７部及び表３の実施例１１のヒドロキシアルキルキトサン溶液９３部の配合比で、プラネタリーミキサーにて回転数６０ｒｐｍで１２０分間撹拌混合させてスラリー状の塗工液を得た。【００６４】
上記で得られた塗工液を用い、厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる集電体を基体として、該基体上の片面にコンマロールコーターにて塗工液を塗工後、１１０℃のオーブンで２分間乾燥処理し、更に１８０℃のオーブンで２分間乾燥して溶媒を除去するとともにヒドロキシアルキルキトサン成分を架橋させて、集電体上に乾燥膜厚が１μｍの塗工膜を形成した。【００６５】
上記の塗工膜層にカッターを用いて直交する縦横１１本ずつの平行線を１ｍｍの間隔で引いて、１ｃｍ2の中に１００個の升目を形成した。この面にメンディングテープを貼り付け、その後、テープ剥離を行い、剥離しなかった升目の個数を求め、集電体との密着性の尺度とした。１０回の平均値は９７個であった。又、上記升目を形成した塗工膜層をＥＣ（エチレンカーボネート）：ＰＣ（プロピレンカーボネート）：ＤＭＥ（ジメトキシエタン）をそれぞれ体積比１：１：２で配合した混合溶媒に、支持塩として１モルのＬｉＰＦ6を溶解した溶液に、７０℃で７２時間浸漬した後の塗工膜層の状態を観察し、変化のないものを溶解・膨潤性「なし」とし、塗工膜層が剥離又は膨潤したものを溶解・膨潤性「あり」として表示した。評価結果を表４に示した。【００６６】
更に、上記の塗工膜層の導電性を評価するため、コンマロールコーターにて塗工液を硝子板の上に塗工した後、２００℃のオーブンで１分間乾燥処理し、導電性塗工膜（乾燥膜厚４μｍ）を形成した。【００６７】
得られた塗工膜の表面抵抗率をＪＩＳ  Ｋ  ７１９４に従い、４探針法により求めた。測定は三菱化学アナリテック製ロレスターＧＰ、ＭＣＰ−Ｔ６１０を用い、２５℃、相対湿度６０％の条件下で測定した。その結果を表４に示した。【００６８】
［実施使用例１２〜１６］
実施例１１のヒドロキシアルキルキトサン溶液に代えて、表４に記載のヒドロキシアルキルキトサン溶液を使用した以外は、実施使用例１１と同様にして塗工膜を作製し、その密着性、溶解・膨潤性、表面抵抗率を調べ、表４に記載の結果を得た。表４に示したように、本発明のヒドロキシアルキルキトサン溶液は、炭素フィラーを良好な状態に分散すると同時に、ヒドロキシアルキルキトサン成分が架橋することで、良好な皮膜形成能を有することが確認できた。
【００６９】
2011024800.tif 000005
【００７０】
〔電池への応用〕
［実施使用例１７（正極電極板、負極電極板、電池）］
（正極電極板）
正極活物質を含む正極液を以下の方法により作製した。正極液の材料としては、１〜１００μｍの粒径を有するＬｉＣｏＯ2粉末を９０部、導電助剤としてアセチレンブラックを５部、バインダーとしてポリビニリデンフルオライドの５％ＮＭＰ溶液（ＰＶＤＦ溶液）５０部の配合比で、プラネタリーミキサーにて回転数６０ｒｐｍで１２０分間撹拌混合することによりスラリー状の正極活物質を含む正極液を得た。【００７１】
上記で得られた正極液を用い、実施使用例１２の塗工膜層の表面にコンマロールコーターにて塗布後、１１０℃のオーブンで２分間乾燥処理し、更に１８０℃のオーブンで２分間乾燥して溶媒を除去して塗工膜層上に乾燥膜厚が１００μｍの活物質層を形成した正極複合層を得た。以上の方法で得られた正極複合層を５，０００ｋｇｆ／ｃｍ2の条件でプレスを行って膜を均一にした。次に８０℃の真空オーブン中で４８時間エージングして揮発分（溶剤や未反応の多塩基酸など）を十分に除去して正極電極板を得た。【００７２】
（負極電極板）
実施使用例１２の塗工液を用い、銅箔集電体を基体として、該基体上の片面にコンマロールコーターにて塗工液を塗工後、１１０℃のオーブンで２分間乾燥処理し、更に１８０℃のオーブンで２分間乾燥して溶媒を除去するとともに樹脂バインダーを架橋させて、集電体上に乾燥膜厚が１μｍの塗工膜層を形成した。【００７３】
次に負極活物質を含む負極液を以下の方法により作製した。負極液の材料としては、石炭コークスを１，２００℃で熱分解して得られるカーボン粉末を９０部、導電助剤としてアセチレンブラックを５部、バインダーとしてポリビニリデンフルオライドの５％ＮＭＰ溶液（ＰＶＤＦ溶液）５０部の配合比で、プラネタリーミキサーにて回転数６０ｒｐｍで１２０分間撹拌混合することによりスラリー状の負極活物質を含む負極液を得た。【００７４】
上記で得られた負極液を用い、前記の塗工膜層の表面にコンマロールコーターにて塗布後、１１０℃のオーブンで２分間乾燥処理し、更に１８０℃のオーブンで２分間乾燥して溶媒を除去して塗工膜層上に乾燥膜厚が１００μｍの活物質層を形成した負極複合層を得た。以上の方法で得られた負極複合層を５，０００ｋｇｆ／ｃｍ2の条件でプレスを行って膜を均一にした。次に８０℃の真空オーブン中で４８時間エージングして揮発分（溶剤や未反応の多塩基酸など）を十分に除去して負極電極板を得た。【００７５】
（電池）
以上で得られた正極電極板及び負極電極板を用い、正極電極板より幅広の三次元空孔構造（海綿状）を有するポリオレフィン系（ポリプロピレン、ポリエチレン又はそれらの共重合体）の多孔性フィルムからなるセパレータを介して、渦巻き状に捲回して、先ず電極体を構成した。次にこの電極体を、負極端子を兼ねる有底円筒状のステンレス容器内に挿入し、ＡＡサイズで定格容量５００ｍＡｈの電池を組み立てた。この電池にＥＣ（エチレンカーボネート）：ＰＣ（プロピレンカーボネート）：ＤＭＥ（ジメトキシエタン）をそれぞれ体積比１：１：２で全量１リットルになるように調製した混合溶媒に、支持塩として１モルのＬｉＰＦ6を溶解したものを電解液として注液した。【００７６】
電池特性の測定には、充放電測定装置を用い、２５℃の温度条件で各２０セルずつ、充電電流０．２ＣＡの電流値で、先ず充電方向から電池電圧４．１Ｖになるまで充電し、１０分間の休止の後、同一電流で２．７５Ｖになるまで放電し、１０分間の休止の後、以下同一条件で１００サイクルの充放電を繰り返し、充放電特性を測定した。１サイクル目の充放電容量値を１００とした場合、１００回目の充放電容量値（充放電容量維持率）は９７％であった。【００７７】
［実施使用例１８、１９］
（正極電極板、負極電極板、電池）
実施使用例１７で用いた正極電極板及び負極電極板の作製に使用した実施使用例１２の塗工液及び塗工膜に代えて、下記表５に記載の塗工液及び塗工膜を使用した以外は、実施使用例１７と同様にして、電極板及び電池を作製し、充放電特性を測定した。結果を表５に示す。【００７８】
2011024800.tif 000006
【００７９】
〔キャパシタへの応用〕
［実施使用例２０（キャパシタ）］
実施使用例１２の塗工液を用い、厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる集電体を基体として、該基体上の片面にコンマロールコーターにて塗工液を塗工後、１１０℃のオーブンで２分間乾燥処理し、更に１８０℃のオーブンで２分間乾燥して溶媒を除去するとともに樹脂バインダーを架橋させて、集電体上に乾燥膜厚が０．５μｍの塗工膜層を形成した。【００８０】
次に活物質を含む電極液を以下の方法により作製した。電極液の材料としては、比表面積１，５００ｍ2／ｇ、平均粒径１０μｍの高純度活性炭粉末を１００部、導電性材料としてアセチレンブラック８部をプラネタリーミキサーに仕込み、全固形分の濃度が４５％となるようにポリビニリデンフルオライドＮＭＰ溶液を加えて６０分間混合した。その後、固形分濃度が４２％になるようにＮＭＰで希釈して更に１０分間混合し、電極液を得た。この電極液を前記塗工膜層上にドクターブレードを用いて塗布し、８０℃で３０分送風乾燥機にて乾燥した。その後、ロールプレス機を用いてプレスを行い、厚さ８０μｍ、密度０．６ｇ／ｃｍ3のキャパシタ用分極性電極板を得た。【００８１】
上記により製造したキャパシタ用分極性電極板を直径１５ｍｍの円形に切り抜いたものを２枚作成し、２００℃で２０時間乾燥させた。この２枚の電極板の電極層面を対向させ、直径１８ｍｍ、厚さ４０μｍの円形セルロース製セパレータを挟んだ。これを、ポリプロピレン製パッキンを設置したステンレス鋼製のコイン型外装容器（直径２０ｍｍ、高さ１．８ｍｍ、ステンレス鋼厚さ０．２５ｍｍ）中に収納した。この容器中に電解液を空気が残らないように注入し、ポリプロピレン製パッキンを介して外装容器に厚さ０．２ｍｍのステンレス鋼のキャップをかぶせて固定し、容器を封止して、直径２０ｍｍ、厚さ約２ｍｍのコイン型キャパシタを製造した。なお、電解液としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートをプロピレンカーボネートに１モル／リットルの濃度で溶解させた溶液を用いた。こうして得たキャパシタについて、静電容量及び内部抵抗を測定した結果を表６に示した。【００８２】
［実施使用例２１、２２（キャパシタ）］
実施使用例２０で用いた実施使用例１２の塗工液に代えて、表６に記載の塗工液を使用した以外は、実施使用例２０と同様にして、電極板及びキャパシタを作成し、各特性を評価した。結果を表６に示す。【００８３】
［比較使用例２］
実施使用例２０で用いた実施使用例１２の塗工液に代えて、比較使用例１の塗工液を使用した以外は実施使用例２０と同様にして、電極板及びキャパシタを作成し、各特性を評価した。結果を表６に示す。【００８４】
表６における内部抵抗及び静電容量は次のように測定及び評価した。得られたキャパシタについて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2で静電容量及び内部抵抗を測定し、比較使用例２を基準として以下の評価基準で評価した。静電容量は大きいほど、又、内部抵抗は小さいほど、キャパシタとしての性能が良好であることを示す。【００８５】
（静電容量の評価基準）
Ａ：比較使用例２よりも静電容量が２０％以上大きい。
Ｂ：比較使用例２よりも静電容量が１０％以上２０％未満大きい。
Ｃ：比較使用例２と静電容量が同等以下である。
（内部抵抗の評価基準）
Ａ：比較使用例２よりも内部抵抗が２０％以上小さい。
Ｂ：比較使用例２よりも内部抵抗が１０％以上２０％未満小さい。
Ｃ：比較使用例２と内部抵抗が同等以下である。
【００８６】
2011024800.tif 000007
【００８７】
上記の実施使用例及び比較使用例より明らかなように、本発明の分散剤として機能するヒドロキシアルキルキトサン溶液を用いた塗工液により形成した塗工膜を含む電極板を作成し、該電極板を用いてキャパシタを製造すると、静電容量が大きく、内部抵抗の小さいキャパシタを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上説明したように、本発明によれば、優れた分散機能を具備するグリセリル化キトサンなどのヒドロキシアルキルキトサンを使用することにより、高い炭素フィラー分散性と炭素フィラー分散安定性を発現する分散剤が提供される。又、上記分散剤と炭素フィラーを水系媒体又は非水系媒体に分散させた塗工液を調製するとこにより、高い分散性と分散安定性を具備し、しかも、炭素フィラーの結着剤としても機能し、良好な皮膜形成能を有する炭素フィラー分散塗工液の提供が可能になる。更に、この塗工液を、塗工処理することにより、炭素フィラーが効果的に分散された炭素フィラー含有複合材が形成され、導電性などの炭素フィラーの持つ機能性が十分に発現される。又、この塗工液を金属、樹脂、セラミックス、紙、繊維、ガラスなどの各種被塗工物に塗工処理することにより、炭素フィラーの持つ導電性が効果的に発揮された、優れた性能の導電性複合材を提供することもできる。
【国際調査報告】
2011024800.tif 000008
2011024800.tif 000009
2011024800.tif 000010
2011024800.tif 000011